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第37讲　化学平衡
1．了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征，掌握外界条件改变对化学平衡的影响和勒夏特列原理。
考点一　化学平衡状态
1．可逆反应
定义 在相同条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应
特点 双向性 指可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
双同性 指正、逆反应是在同一条件下，同时进行
共存性 指反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度保持不变的状态。
(2)建立
(3)化学平衡的特点
3．判断化学平衡状态的两种标志
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bB cC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：“变量”不变
在未达到平衡时不断变化的各种物理量（如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等）如果不再发生变化，即达到平衡状态。
可简单总结为“正逆相等，变量不变”。
　正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)2H2＋O22H2O为可逆反应。(　×　)
(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆。(　×　)
(3)化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等。(　×　)
(4)对于反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，当压强不变时，反应达到平衡状态。(　×　)
(5)绝热体系中，对于放热反应，若反应体系的温度不变，说明反应已达到平衡状态。(　√　)
题组一　可逆反应的特点
1．向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol-1(Q>0)，充分反应后生成SO3的物质的量<（填“<”“>”或“＝”，下同）2 mol，SO2的物质的量>0，转化率<100%，反应放出的热量2．在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g) 2Z(g)。已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为0.3 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1，当反应达到平衡时，不可能存在的是(　C　)
A．c(X)＝0.5 mol·L-1
B．c(Y)＋c(X)＝0.5 mol·L-1
C．c(Y)＋c(Z)＝1.05 mol·L-1
D．c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 mol·L-1
解析：不确定下一时刻反应进行的方向，因此需要考虑反应进行的方向并结合极限思想解答。若该时刻后反应正向进行且Y全部转化为Z，则
　　　　　　　　　　2X(g)＋Y(g) 2Z(g)
某时刻/(mol·L-1) 0.3 0.1 0.4
转化/(mol·L-1) 0.2 0.1 0.2
终态/(mol·L-1) 0.1 0 0.6
若反应逆向进行，且Z全部转化为X和Y，则
　　　　　　　　　　2X(g)＋Y(g) 2Z(g)
某时刻/(mol·L-1) 0.3 0.1 0.4
转化/(mol·L-1) 0.4 0.2 0.4
终态/(mol·L-1) 0.7 0.3 0
平衡时，0.1 mol·L-1＜c(X)＜0.7 mol·L-1，可能等于0.5 mol·L-1，故A不选；平衡时0.1 mol·L-1＜c(Y)＋c(X)＜1.0 mol·L-1，c(Y)＋c(X)可能等于0.5 mol·L-1，故B不选；平衡时0.3 mol·L-1＜c(Y)＋c(Z)＜0.6 mol·L-1，不可能等于1.05 mol·L-1，故C选；平衡时0.7 mol·L-1＜c(X)＋c(Y)＋c(Z)＜1.0 mol·L-1，0.75 mol·L-1介于0.7 mol·L-1和1.0 mol·L-1之间，故D不选。
极端假设法——确定物质浓度范围的方法
可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。
题组二　化学平衡状态的判断
3．一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)　ΔH＜0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(　D　)
　　　　
　　　　
解析：该反应中气体总质量、容器容积为定值，则密度始终不变，故A不符合题意；初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0，故B不符合题意；2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)为气体体积减小的反应，混合气体总质量为定值，则建立平衡过程中混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，反应过程中压强逐渐减小，当t0时压强不再变化，表明达到平衡状态，故C不符合题意，D符合题意。
4．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是①③④⑦（填序号，下同）。
(2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是⑤⑦。
(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是①③④⑤⑦。
(4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是①②③④⑦。
(5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是①②③。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是②④⑦。
规避判断化学平衡状态的易错点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器。
②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。
③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为化学平衡状态“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容条件下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间变化而变化，如2HI(g) H2(g)＋I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间变化而变化，如2HI(g) H2(g)＋I2(g)。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点二　化学平衡的移动
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。
(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的外界因素
若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
改变的条件（其他条件不变） 化学平衡移动的方向
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动
压强（对 于有气体参加的可逆反应） 反应前后气 体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动
减小压强 向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气 体体积不变 改变压强 平衡不移动
温度 升高温度 向吸热反应方向移动
降低温度 向放热反应方向移动
催化剂 同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动
4.勒夏特列原理及应用
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)只要v正增大，平衡一定正向移动。(　×　)
(2)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变，但化学反应速率改变，化学平衡不一定发生移动。(　√　)
(3)反应达到平衡状态时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减小。(　×　)
(4)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大。(　×　)
(5)恒容条件下，增加气体反应物的量，平衡正向移动，反应物的转化率一定增大。(　×　)
题组一　外界条件对化学平衡的影响
1．反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况不会使平衡发生移动的是(　B　)
A．温度、容积不变时，通入SO2气体
B．移走一部分NH4HS固体
C．容器容积不变，充入HCl气体
D．保持压强不变，充入氮气
解析：A项，2H2S＋SO2===3S＋2H2O，则通入SO2气体使平衡正向移动；B项，增减固体的量，平衡不移动；C项，NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)，充入HCl气体使平衡正向移动；D项，保持压强不变，充入氮气，平衡正向移动。
2．某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①2X(g)＋Y(g) Z(s)＋2Q(g)　ΔH1＜0
②M(g)＋N(g) R(g)＋Q(g)　ΔH2＞0
下列叙述错误的是(　B　)
A．加入适量Z，①和②平衡均不移动
B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动
C．降温时无法判断Q浓度的增减
D．通入Y，则N的浓度增大
解析：Z为固体，加入适量Z不会使反应①的平衡移动，也不会使反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器容积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①平衡正向移动，反应②平衡逆向移动，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断
题组二　平衡移动与转化率的关系
3．COCl2(g) CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温、②恒容通入惰性气体、③增加CO的浓度、④减压、⑤加催化剂、⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是(　B　)
A．①②④ B．①④⑥
C．②③⑤ D．③⑤⑥
解析：该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使平衡正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压；恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响；增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。故选B。
4．对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)，平衡向正反应方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率减小，PCl5(g)的百分含量增大。
(2)2HI(g) I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)，平衡向正反应方向移动，达到平衡后，HI的分解率不变，HI的百分含量不变。
(3)2NO2(g) N2O4(g)
再充入NO2(g)，平衡向正反应方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率增大，NO2(g)的百分含量减小。
1．恒温恒容条件下平衡转化率的分析与判断
反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的转化率分析：
(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
(2)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。
(3)若按原比例同倍数地增加（或降低）A、B的浓度，等效于压缩（或扩大）容器容积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍数增大c(A)和c(B)
2．“虚拟路径法”判断化学平衡的移动
(1)构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
1．（2023·北京卷）下列事实能用平衡移动原理解释的是(　B　)
A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C．铁钉放入浓硝酸中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D．锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
解析：A项，MnO2会催化H2O2分解，与平衡移动无关；B项，NO2转化为N2O4的反应是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度增大，混合气体颜色加深；C项，铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体，与平衡移动无关；D项，加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关。
2．（2022·海南卷）某温度下，反应CH2===CH2(g)＋H2O(g) CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　C　)
A．增大压强，v正>v逆，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，
CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
解析：该反应是一个气体分子数减小的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应速率，故v正>v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2===CH2(g)的平衡转化率减小，D不正确。
3．（2024·浙江6月选考）为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(　C　)
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液 变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体，分解达到平衡后再充入100 mLAr 气体颜 色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜 色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0．3 mol/L H2SO4溶液，水浴加热 上层液体 逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
解析：在K2CrO4溶液中存在平衡2CrO（黄色）＋2H＋ Cr2O（橙色）＋H2O，向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液，H＋浓度增大，平衡正向移动，同时K2CrO4溶液具有氧化性，HBr具有还原性，两者可发生氧化还原反应生成Br2，干扰探究浓度对化学平衡的影响，A错误；反应2HI H2＋I2为反应前后气体总体积不变的可逆反应，向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体，分解达到平衡后再充入100 mL Ar，总压强增大，但参与反应的各组分的分压、浓度均不变，平衡不发生移动，气体颜色不变，与反应前后气体总体积不变无关，B错误；反应2NO2 N2O4为放热反应，升高温度，气体颜色变深，说明平衡逆向移动，即向吸热反应方向移动，C正确；催化剂只会改变化学反应速率，不影响平衡移动，D错误。
4．（2024·浙江6月选考）二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
Ⅰ.C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH1>0
Ⅱ.C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g)　ΔH2>0
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2，不同温度下，测得5 min时（反应均未平衡）的相关数据见下表，下列说法不正确的是(　D　)
温度/℃ 400 500 600
乙烷转化率/% 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性/% 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性＝×100%
A．反应活化能：Ⅰ<Ⅱ
B．500 ℃时，0～5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)＝2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C．其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料，平衡后可提高乙烷转化率
解析：由题表可知，相同温度下，乙烷在发生转化时，反应Ⅰ更易发生，则反应活化能：Ⅰ<Ⅱ，A正确；由题表可知，500 ℃时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为2 mol×9.0%＝0.18 mol，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18 mol×80%＝0.144 mol，根据化学方程式可得生成乙烯的物质的量为0.144 mol，则0～5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)＝＝2.88×10-3 mol·L-1·min-1，B正确；其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，反应Ⅰ正向进行，可提高乙烯的产率，C正确；其他条件不变，增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料，平衡后CO2转化率提高，C2H6转化率降低，D错误。
5．(1)（2024·甘肃卷节选）在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl3：3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)。增大容器体积，反应平衡向逆反应方向移动。
(2)（2024·江西卷节选）石油开采的天然气含有H2S。综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋2H2S(s) CS2(g)＋4H2(g)　ΔH1＝＋260 kJ/mol
反应Ⅱ：CH4(g) C(s)＋2H2(g)
ΔH2＝＋90 kJ/mol
反应Ⅲ：2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)　ΔH3＝＋181 kJ/mol
保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S（He作辅气）与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料。CH4平衡转化率与温度的关系如图，含有He的曲线为M，理由是总压一定，充入氦气，反应物分压减小，相当于减压，反应Ⅰ、Ⅱ均正向移动，CH4平衡转化率增大。
(3)（2024·北京卷节选）以NH3为氮源催化氧化制备HNO3，反应原理分三步进行。
针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下(p1、p2)，反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因：
2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2条件下，故p1>p2，根据V＝nR，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响。
课时作业37
（总分：60分）
一、选择题（每小题3分，共33分。每小题只有1个选项符合题意）
1．在下列反应CO＋H2O CO2＋H2中，加入C18O后，则18O存在于(　B　)
A．只存在于CO和CO2中
B．存在于CO、H2O、CO2中
C．只存在于CO中
D．存在于CO、H2O、CO2、H2中
解析：由于反应CO＋H2O CO2＋H2为可逆反应，正、逆反应同时进行，则含有氧元素的物质中均含有18O，故选B。
2．一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1。下列有关该反应的叙述正确的是(　A　)
A．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
B．达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0
C．若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D．若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3
解析：该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以SO2和O2的浓度不等于0，B错误；因为是可逆反应，所以消耗的SO2的物质的量小于2 mol，消耗的O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于196.6 kJ，C错误；反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2～4 min三氧化硫的物质的量不变，为a mol，D错误。
3．下列叙述能说明反应2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)（恒温恒容）达到化学平衡状态的是(　B　)
A．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
B．CH3OH的体积分数不再改变
C．混合气体的密度不再改变
D．CO和CH3OH的物质的量之和保持不变
解析：只要反应发生就有H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，A不符合题意；CH3OH的体积分数不再改变，说明CH3OH的物质的量不变，反应达平衡状态，B符合题意；该反应中所有物质均为气体，反应过程中气体总质量不变，容器容积不变，所以气体密度始终不变，与反应是否平衡无关，C不符合题意；CO和CH3OH的物质的量之和保持不变，可能平衡也可能未平衡，D不符合题意。
4．（2022·浙江6月选考）关于反应Cl2(g)＋H2O(l) HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH<0，达到平衡后，下列说法不正确的是(　D　)
A．升高温度，氯水中的c(HClO)减小
B．氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大
C．取氯水稀释，c(Cl－)/c(HClO)增大
D．取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉碘化钾溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度
解析：HClO受热易分解，升高温度，HClO分解，c(HClO)减小，A正确；氯水中加入少量醋酸钠固体，醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子，氢离子浓度减小，平衡正向移动，c(HClO)增大，B正确；氯水稀释，c(HClO)和c(Cl－)均减小，但HClO本身也存在电离平衡HClO H＋＋ClO－，稀释促进了HClO的电离，使c(HClO)减小更多，因此增大，C正确；氯水中加硝酸银溶液产生白色沉淀，证明溶液中有氯离子，氯水中加淀粉KI溶液，溶液变蓝，证明生成了碘单质，溶液中有强氧化性的物质，而氯气和次氯酸都有强氧化性，不能证明反应物和生成物共存，即不能证明题述反应存在限度，D错误。
5．（2024·江西景德镇乐平中学期中）下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　D　)
A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体
B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体
C．实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
D．使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率
解析：夏天，打开啤酒瓶时，压强减小，平衡向生成气体的方向移动，会从瓶口逸出气体，能用勒夏特列原理解释，A不符合题意；浓氨水中加入氢氧化钠固体时，溶液中氢氧根离子浓度变大，一水合氨电离平衡逆向移动，产生较多的刺激性气味的气体，能用勒夏特列原理解释，B不符合题意；饱和食盐水中氯离子浓度较大，抑制了氯气在水中的溶解，实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释，C不符合题意；使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率，催化剂改变反应速率，不改变平衡移动，不能用勒夏特列原理解释，D符合题意。
6．（2024·河南名校联盟11月联考）一定温度下，容器中进行的下列反应，若平衡后，缩小容器的容积，再次达到平衡时，则体系中气体的浓度不变的是(　C　)
A．3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)
B．CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
C．CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)
D．NO3(g)＋CO(g) NO2(g)＋CO2(g)
解析：缩小容积，H2O、H2的浓度均增大，A不符合题意；缩小容积，平衡正向移动，生成物的浓度增大，B不符合题意；根据K＝c(CO2)，温度不变，K不变，c(CO2)不变，C符合题意；缩小容积，平衡不移动，各物质的浓度增大，D不符合题意。
7．在两个绝热恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应：
甲：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；
乙：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。
现有下列状态：
①混合气体平均相对分子质量不再改变；②气体的总物质的量不再改变；③各气体组成浓度相等；④反应体系中温度保持不变；⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍；⑥混合气体密度不变
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(　B　)
A．①③ B．④⑤
C．③④ D．②⑥
解析：乙反应的两边都是气体且化学计量数之和相等，混合气体平均相对分子质量始终不变，所以无法判断乙反应是否达到平衡状态，故①不符合题意；乙反应的两边都是气体且化学计量数之和相等，气体的总物质的量始终不变，所以气体的总物质的量不变无法判断乙反应是否达到平衡状态，故②不符合题意；各气体组成浓度相等，无法证明达到了平衡状态，故③不符合题意；因为是绝热容器，反应体系中温度保持不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故④符合题意；断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故⑤符合题意；乙反应的两边都是气体，容器的容积不变，所以密度始终不变，无法判断乙反应是否达到平衡状态，故⑥不符合题意。故选B。
8．某温度下，反应2A(g) B(g)　ΔH＞0，在密闭容器中达到平衡，平衡时＝a，若改变某一条件，足够长时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是(　B　)
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a＜b
B．在该温度恒压条件下再充入少量B气体，则a＝b
C．若其他条件不变，升高温度，则a＜b
D．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a＞b
解析：A项，充入B气体后平衡时压强变大，正向反应程度变大，变小，即a＞b，错误；B项，在该温度恒压条件下，再充入少量B气体，新平衡状态与原平衡等效，不变，即a＝b，正确；C项，升温，平衡右移，变小，即a＞b，错误；D项，相当于减压，平衡左移，变大，即a＜b，错误。
9．（2024·广东卷）对反应S(g) T(g)（I为中间产物），相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实，可能的反应历程示意图（——为无催化剂，——为有催化剂）为(　A　)
　
　　 　
解析：提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，说明反应S(g) T(g)的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，c平(S)/c平(I)减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A。
10．（2024·重庆模拟预测）如图所示，无摩擦、有质量的隔板1、2、3将容器分为甲、乙、丙3个部分，同时进行反应：A(g)＋B(g) C(g)　ΔH<0，起始时各物质的物质的量已标在图中。在固定的温度和压强下充分反应后，各部分的体积分别为V甲、V乙、V丙。此时若抽走隔板1，不会引起其他活塞移动。下列说法错误的是(　D　)
A．若乙中气体密度不再改变，说明乙中已经达到平衡状态
B．若x＝1，V甲＝V乙
C．若将3个隔板全部固定，与未固定相比，丙中放热量减少
D．若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上，重新平衡时，乙中C的体积分数减小
解析：乙中气体总质量恒定，随反应进行气体分子数减小，因为恒压条件下，容器体积减小，则气体密度逐渐增大，当密度不再改变，说明乙中已经达到平衡状态，故A正确；抽走隔板1后，未造成其他隔板移动，说明甲乙两部分混合后仍处于化学平衡状态，根据等效平衡原理，若将甲中的C全部转化为A、B，则n(A)∶n(B)＝2∶3，由此列式：＝，若x＝1，y＝2，将甲中的C极限转化后，n(A)＝2、n(B)＝3，与乙完全相同，故V甲＝V乙，故B正确；隔板固定后，随着反应正向进行，压强逐渐减小，相比于之前正向进行程度更小，放热量减少，故C正确；将容器竖立后，隔板的质量造成各部分压强增大，体积减小，因此乙中平衡正移，C的体积分数增大，故D错误。
11．NO和O2混合后可发生反应：①2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)，②2NO2(g) N2O4(g)。反应体系中含氮物质的物质的量浓度(c)随着时间(t)的变化曲线如图。下列说法正确的是(　D　)
A．曲线c为c(NO2)随时间的变化曲线
B．t1 s时，反应①达到化学平衡状态
C．t2 s时，c(NO)＋c(NO2)＋c(N2O4)＝c0
D．t3 s后，NO2的消耗速率等于其生成速率
解析：NO2为反应①的生成物，反应②的反应物，所以c(NO2)先增大后减小，曲线b为c(NO2)随时间的变化曲线，A错误；反应①不是可逆反应，不存在平衡状态，B错误；根据氮原子守恒，t2 s时，c(NO)＋c(NO2)＋2c(N2O4)＝c0，C错误；t3 s后，各物质的浓度不再发生变化，达到平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，所以NO2的消耗速率等于其生成速率，D正确。
二、非选择题（共27分）
12．（12分）（2024·河南名校联盟11月联考）甲烷和二氧化碳是两种主要的温室气体，它们的化学利用是一条非常好的节能减排途径。工业上甲烷和二氧化碳催化重整为合成气，体系中主要发生如下反应：
Ⅰ.CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol-1；
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1。
回答下列问题：
(1)根据反应Ⅰ、Ⅱ，下列能提高CO2(g)平衡转化率的是BC（填字母）。
A．恒温恒容下增加CO2的用量
B．恒温恒压下通入惰性气体
C．升高温度
D．加入更高效催化剂
(2)研究表明，甲烷和二氧化碳催化重整为合成气的一种反应机理（ads指吸附在催化剂表面的中间物种）如下：
ⅰ.CO2(g)→CO(ads)＋O(ads)；
ⅱ.CH4(g)→CHx(ads)＋(4－x)H(ads)；
ⅲ.……
ⅳ.CO(ads)→CO(g)，2H(ads)→H2(g)。
则反应ⅲ的方程式为CHx(ads)＋O(ads)→CO(ads)＋xH(ads)。
(3)在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。
①表示CO2的平衡转化率随温度变化的曲线是曲线A（填“曲线A”或“曲线B”）。
②恒压、800 K、初始n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，要使CH4转化率能达到Y点的值，改变的条件可能是将生成物移出体系或增大CO2的量。
解析：(1)反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，故升高温度可以提高CO2(g)平衡转化率；同时恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小压强，反应Ⅰ正向移动导致CO2(g)平衡转化率增大；加入催化剂不可以改变平衡转化率；恒温恒容下增加CO2的用量，CO2(g)平衡转化率反而减小。故选BC。(2)CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)为各基元反应之和，故ⅰ＋ⅱ＋ⅲ＋2ⅳ＝总反应，故ⅲ＝总反应－(ⅰ＋ⅱ＋2ⅳ)，故可得反应ⅲ的方程式为CHx(ads)＋O(ads)→CO(ads)＋xH(ads)。(3)①在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，发生题述反应Ⅰ、Ⅱ，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如题图，结合反应Ⅰ和Ⅱ分析可知，CO2(g)在两个反应中均有消耗，且第一个反应中甲烷和二氧化碳的化学计量数相等，因此当起始时甲烷和二氧化碳的物质的量之比为1∶1时，同温度下CO2的转化率大于甲烷的转化率，故表示CO2的平衡转化率随温度变化的曲线是曲线A。②X点到Y点，CH4的转化率增大，由于初始条件为恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1，故可以通过将生成物移出体系或增大CO2的量，使平衡右移实现。
13．（15分）（2024·河北邯郸模拟）(1)丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8(g)＋O2(g) C3H6(g)＋H2O(g)　ΔH<0。一定条件下，恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量比分别为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，平衡时C3H8的体积分数[φ(C3H8)]随温度、的变化关系如图所示。
①表示＝1∶2的曲线是Ⅱ（填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
②T3>（填“>”或“<”）T4，原因是该反应是放热反应，C3H8与O2起始物质的量比相同时，升高温度，平衡逆向移动，C3H8体积分数增大，故横坐标向左是升高温度，所以T3>T4。
③M点时，O2的转化率是27.3%（保留三位有效数字）。
(2)在HZSM 5催化下用甲醇可制取丙烯，反应为3CH3OH(g) C3H6(g)＋3H2O(g)　ΔH，一定温度下，向2 L恒容密闭容器中通入3 mol CH3OH(g)，平衡时，n(C3H6)＝0.6 mol，下列说法正确的是BC（填字母）。
A．HZSM 5能提高该反应的平衡转化率
B．达到平衡时，再向容器中通入1.5 mol CH3OH(g)，重新达到平衡时C3H6的浓度增大
C．达到平衡后，再通入物质的量均为0.6 mol的CH3OH(g)、C3H6(g)、H2O(g)，此时平衡逆向移动
D．若起始时向2 L绝热恒容密闭容器中通入3 mol CH3OH(g)，平衡时，n(H2O)＝1.6 mol，则ΔH<0
解析：(1)①减小相当于增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，体积分数减小，则表示＝1∶2的曲线是Ⅱ。③由题图可知，M点时，起始＝1∶1，平衡时丙烷的体积分数为20%，设丙烷和氧气的起始物质的量都为1 mol，平衡时生成a mol丙烯，由题意可建立如下三段式：
　　　　C3H8(g) ＋ O2(g) C3H6(g) ＋ H2O(g)
始/mol 1 　 1 　 0 　 0
变/mol a 0.5a 　 a 　 a
平/mol 1－a 1－0.5a 　 a 　 a
×100%＝20%，解得a＝，则氧气的转化率为×100%≈27.3%。

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